Растения-мутанты растут на взрывчатке
Чтобы растения могли жить на почве с тротилом, у них нужно отключить всего один фермент.
Тринитротолуол (ТНТ), или тротил – это не только одно из самых распространённых взрывчатых веществ, но и довольно сильный экологический яд: попадая в почву, тротил плохо влияет на живущих в ней микробов и подавляет рост корней у растений. Учитывая «популярность» тринитротолуола у военных, вряд ли стоит надеяться, что его удастся запретить или хотя бы ограничить использование. Кроме того, годы использования ТНТ на полигонах уже привели к загрязнению огромных территорий – например, в США площадь земель с тротилом и прочими военными химикатами составляет, по некоторым оценкам, 10 млн га.
Как именно эта взрывчатка вредит растениям? Эмили Джонстон (Emily Johnston) и её коллеги из Йоркского университета обнаружили, что толуол вредит не сам по себе, а с помощью растительного фермента монодегидроаскорбатредуктазы 6 (MDHAR6). В митохондриях клетки MDHAR6 расщепляет тринитротолуол с образованием азотного радикала – молекулы, отличающейся повышенной реакционной активностью. Азотный радикал затем взаимодействует с кислородом, превращая его в супероксид – молекулу О2 с лишним электроном, не задействованным ни в каких связях. Супероксид весьма неустойчив и спонтанно превращается в кислород и перекись водорода. Перекись же является одним из самых активных окислителей, повреждающих биомолекулы.
Супероксид образуется в клетках постоянно, это побочный продукт митохондриальных реакций. Для защиты от окислительного стресса в клетке существуют специальные механизмы, но с появлением тротила они, очевидно, перестают справляться с наплывом агрессивных молекул-окислителей. Если же фермент MDHAR6 отключить, ситуация меняется: в статье в Science авторы пишут, что мутанты резуховидок (род Arabidopsis), у которых ген MDHAR6 не работал, были устойчивы к ТНТ.
Полученные результаты позволяют надеяться, что в ближайшем будущем можно будет очищать почву от ядовитой взрывчатки «зелёным» способом: растения с неработающим ферментом будут выкачивать тротил из земли, и растительная биомасса с накопленным ядом будет отправляться на утилизацию (если биологи не найдут способ заставить сами растения разлагать тринитротолуол на какие-нибудь безвредные вещества). С другой стороны, сам белок MDHAR6 может стать мишенью для гербицидов нового поколения: некое вещество, взаимодействуя с ферментом подобно тринитротолуолу, будет подавлять рост ненужного сорняка, стимулируя сильный окислительный стресс – правда, такое соединение должно будет действовать только на сорные виды и не отравлять почву, как тротил.
